西門子6SN1118-0DG23-0AA1

西門子數控系統基本構成
    一．西門子840D系統的組成
    SINUMERIK840D是由數控及驅動單元（CCU或NCU），MMC，PLC模塊三部分組成，由于在集成系統時，總是將SIMODRIVE611D驅動和數控單元(CCU或NCU)并排放在一起，并用設備總線互相連接，因此在說明時將二者劃歸一處。
    1.人機界面
    人機交換界面負責NC數據的輸入和顯示,它由MMC和OP組成：
    MMC包括：
    - OP單元
    - MMC
    - MCP三部分。
    MMC實際上就是一臺計算機，有自己獨立的CPU,還可以帶硬盤，帶軟驅；OP單元正是這臺計算機的顯示器，而西門子MMC的控制軟件也在這臺計算機中。
    a.MMC
    我們常用的MMC有兩種：
    MMCC100.2
    MMC103
    其中MMC100.2的CPU為486，不能帶硬盤；而MMC103的CPU為奔騰，可以帶硬盤，一般的，用戶為SINUMERIK810D配MMC100.2，而為SINUMERIK840D配MMC103。
    PCU(PC UNIT)是專門為配合西門子的操作面板OP10、OP10S、OP10C、OP12、 OP15等而開發的MMC模塊，目前有三種PCU模塊——PCU20、PCU50、PCU70, PCU20對應于MMC100.2，不帶硬盤，但可以帶軟驅。PCU50、PCU70對應于MMC103，可以帶硬盤，與MMC不同的是：PCU50的軟件是基于WINDOWS NT的。PCU的軟件被稱作HMI, HMI有分為兩種：嵌入式HMI和HMI。一般標準供貨時，PCU20裝載的是嵌入式 HMI,而PCU50和PCU70則裝載HMI。
    b.OP
    OP單元一般包括一個10.4〞TFT顯示屏和一個NC鍵盤。根據用戶不同的要求，西門子為用戶選配不同的OP單元，如：OP030,OP031,OP032,OP032S等，其中OP031為常用。
    c.MCP
    MCP是專門為數控機床而配置的，它也是OPI上的一個節點，根據應用場合不同，其布局也不同，目前，有車床版MCP和銑床版MCP兩種。對810D和840D，MCP的MPI地址分別為14和6，用MCP后面的S3開關設定。
    對于SINUMERIK840D應用了MPI（Multiple Point Interface）總線技術，傳輸速率為187.5k/秒，OP單元為這個總線構成的網絡中的一個節點。為提高人機交互的效率，又有OPI（Operator PanelInterface）總線，它的傳輸速率為1.5M/秒。
    2.數控及驅動單元
    a.NCU數控單元
    SINUMERIK840D的數控單元被稱為NCU（Numenrical Controlunit）單元：中央控制單元,負責NC所有的功能,機床的邏輯控制,還有和MMC的通訊 它由一個COM CPU板. 一個PLC CPU板和一個DRIVE板組成.
    根據選用硬件如CPU芯片等和功能配置的不同，NCU分為NCU561.2,NCU571.2, NCU572.2,NCU573.2(12軸)，NCU573.2(31軸)等若干種，同樣，NCU單元中也集成SINUMERIK840D數控CPU和SIMATIC PLC CPU芯片，包括相應的數控軟件和PLC控制軟件，并且帶有MPI或Profibus借口，RS232借口，手輪及測量接口，PCMCIA卡插槽等，所不同的是NCU單元很薄，所有的驅動模塊均排列在其右側。
    b．數字驅動
    數字伺服：運動控制的執行部分,由611D伺服驅動和1FT6(1FK6)電機組成    SINUMERIK840D配置的驅動一般都采用SIMODRIVE611D.它包括兩部分：電源模塊+驅動模塊（功率模塊）。
    電源模塊：主要為NC和給驅動裝置提供控制和動力電源，產生母線電壓，同時監測電源和模塊狀態。根據容量不同，凡小于15KW均不帶饋入裝置，極為U/E電源模塊；凡大于15KW均需帶饋入裝置，記為I/RF電源模塊，通過模塊上的訂貨號或標記可識別。
    611D數字驅動:是新一代數字控制總線驅動的交流驅動，它分為雙軸模塊和單軸模塊兩種，相應的進給伺服電機可采用1FT6或者1FK6系列，編碼器信號為1Vpp正弦波，可實現全閉環控制。主軸伺服電機為1PH7系列

發動機裝配線PLC控制系統，主要針對包括轉臺、舉升臺、舉升轉移臺、翻轉機五種工位的控制。在汽車發動機裝配過程中，由于被裝配零件的多樣性，需要在裝配線的每個工段適當調整發動機的方位以方便裝配零件。裝配線上共計20余個工位，包括7個普通轉臺、2個維修轉臺、4個無滾輪舉升臺、7個單向滾輪舉升臺以及2個翻轉機。

    整個被控對象包括22個工位,每個工位上包含必需的轉移電機或舉升電機,此外還有32個生產線傳輸電機。每個工位均由一個ET200S和一個ET200eco從站組成,用于該工位的I/O點數據采集和發送以及分散控制。
    2 系統結構及功能
    系統包括操作員站、工程師站、自動化系統、網絡和現場I/O站等幾個部分。
    系統各部分功能:
    操作員站:提供全漢化人機界面，實現控制系統的監控操作功能（操作、顯示、報表、報警、趨勢），并且可以在人機界面上直接查看對應的step7源程序。
    工程師站:用于系統的組態和維護。
    自動化系統:使用SIMATIC控制器完成回路調節和邏輯運算。
    現場I/O站:使用現場總線技術，在設備現場直接采集現場儀表的信號,控制現場的執行機構。
    現場總線ProfiBus:用于連接控制單元與操作員站以及管理網絡。
    本系統采用PLC300CPU和CP342-5、CP343-1的接口模塊相連構成系統的主站。CP342-5是用于連接S7-300和 profibus-DP的主/從站接口模塊，CP 343-1是用于連接S7-300和工業以太網的接口模塊。在該控制系統中，除了上述主站外，從站是由 22個ET200S和22個ET200eco組成，分別分布在兩條profibus網絡上。CPU上自帶的profibus-DP接口構成 profibusⅠ線，CP 342-5接口模塊構成profibusⅡ線。
    系統配置功能圖如圖所示:
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    系統中ET200S從站上采用的IM151-1接口模塊有兩種: 基本型和標準型，基本型的接口模塊所能掛接的電源管理模塊和I/O模塊個數范圍為2～12個，標準型的接口模塊其范圍為2～63個。所以當從站I/O模塊較多時，宜選用標準型的接口模塊。接口模塊上帶有profibus地址設定撥碼開關。
    系統中ET200eco從站中選用了8DI和16DI兩種模板，模板結構緊湊，模板的供電采用7/8‘電源線，模板的通訊采用M12通訊接頭。接線靈活而快速，方便拔插。其接口模塊上帶有2個旋轉式編碼開關用于profibus地址分配。
    網絡設備按照適應工業現場環境的程度，以及生產線的布局來考慮選用不同防護等級。控制箱中的模塊采用防護等級為20的ET200S I/O模塊，對應每個控制箱的還有一個防護等級為67的ET200eco模塊，置于生產線滾輪下方，由于該模塊需要接觸到現場較為惡劣的生產環境，因此需要有防水防油防塵等功能

西門子6SN1118-0DG23-0AA1

（1）. 在STEP7 Micor/WIN軟件中（S7-200的編程軟件），對于模擬量輸入通道設有軟件濾波功能，如圖所示，具體請參見《S7-200 ? LOGO? SITOP 參考》->系統塊-模擬量濾波。

但是，在系統塊中設置模擬量通道濾波時，RTD和TC模塊占用的模擬量通道，應禁止濾波功能。

西門子6SL3040-1MA00-0AA0

（2） EM231 TC和RTD模塊上，均有24V電源指示燈和SF故障指示燈。如圖所示：（a）若24V電源指示燈=OFF，則說明該模塊沒有24V工作電源；（b）若SF紅燈閃爍，原因可能是：模塊內部軟件檢測出外接斷線，或者輸入超出范圍。

注：具體請參見：《S7-200 ? LOGO? SITOP 參考》->EM231 RTD/EM231 TC。

AO模擬量輸出模塊

S7-200的擴展模塊里，分別有2路、4路的模擬量輸出模塊EM232。根據接線方式（M-V或M-I）選擇輸出信號類型，電壓：±10V，電流：0~20mA（4~20mA）。

AI/AO模擬量輸入輸出模塊

(A) CPU模塊本體集成的2路AI和1路AO

S7-200只有CPU 224XP和CPU224XPsi，本體集成有模擬量通道。其中，2路AI是：電壓信號±10V，1路AO是：電壓信號0~10V；或者電流信號0~20mA(4~20mA)，輸出信號類型可以通過硬件接線來選擇。

(B) EM235模擬量輸入輸出模塊

EM235模塊有4路AI和1路AO。通過撥碼開關設置來選擇4路AI通道的輸入信號程，如下表所示，這個模塊可以測量毫伏級（mV）的信號；1路AO是：電壓信號 ±10V；或電流信號0~20mA（4~20mA），可以根據硬件接線方式（M-V或M-I）選擇輸出信號類型。

注：模塊上的電位計是用來調節輸入信號和轉換數值的放大關系，在模塊出廠時已經設置好了，如無需要，請不要隨意更改。

常見問題分析

A．模擬量輸入與數字量的對應關系：

模擬量信號（0~10V，0~5V或0~20mA）在S7-200 CPU內部用0~32000的數值表示（注：4~20mA對應6400~32000），這兩者之間有一定的數學關系，如圖所示：

B．模擬量模塊的硬件接線介紹

（1）CPU 224 XP集成有2路電壓輸入，接線方法見a：分別為A+和M、B+和M，此時只能輸入±10V 電壓信號。

CPU 224XP還集成有1路模擬量輸出信號。電流輸出如圖b，將負載接在I和M端子之間；電壓輸出如圖c，將負載接在V和M端子之間。

（2）模擬量輸入的接線方式

以4AI EM231模塊為例，分別介紹電壓、電流型輸入信號的接線方式，如圖所示。注意：此接線圖是一個示意圖，表述的是不同的接線方式，并不是指該模塊只有A通道可以接入電壓，B通道必須懸空，C和D通道只能接入電流。

當您的信號為電壓輸入時可以參考接線方法a，以此類推。

方式a. 電壓輸入方式：信號正接A+；信號負接A-；

方式b. 未用通道接法（不要懸空）：未用通道需短接，如B+和B-短接；

方式c. 電流輸入方式（四線制）：信號正接C+，同時C+與RC短接；信號負接C-，同時C-和模塊的M端短接。

方式d. 電流輸入方式（兩線制）：信號線接D+，同時D+與RD短接；電源M端接D-，同時和模塊的M端短接。

注：具體請參見：《S7-200 ? LOGO? SITOP 參考》->模擬量模塊接線。

（3）電流型信號輸入接線方式

電流型信號的接線方式，分為四線制、三線制、二線制接法。這里討論的“幾線制"，是以傳感器或儀表變送器是否需要外供電源來區別的，而并不是指EM231模塊需要幾根信號線，或該變送器的信號線輸出。

a. 四線制-電流型信號的接法：

四線制信號是指信號設備本身外接供電電源，同時有信號+、信號-兩根信號線輸出。供電電源可有220VAC或24VDC，接線如圖所示：

b. 三線制-電流型信號的接法：

三線制信號是指信號設備本身外接供電電源，只有一根信號線輸出，該信號線與電源線共用公共端，通常情況是共負端的。接線如圖所示：

注：若設備的24VDC供電電源與EM231模塊的供電電源不是同一個電源，那么，需要將模塊的M端與該通道的負端引腳短接（如，M和C-短接）。這是為了使模塊與測量通道工作在同一的參考電壓，也就是等電位。下面的二線制接法同理。

c. 二線制-電流型信號的接法：

二線制信號是指信號設備本身只有兩根外接線，設備的工作電源由信號線提供，即其中一根線接電源，另一根線是信號輸出。接線如圖所示：

C．224XP本體集成的AI，能否接電流信號0~20mA？

1、概述
優化電機功能可以在項目配置中選擇，配置結束后通過施加使能命令開始優化；也可以在項目配置結束后，通過專家參數方式完成。

> 如有必要需對變頻器*行參數工廠復位（P0010=30、P0970=1）。

優化順序:
1).完成項目配置并依照電機銘牌正確輸入電機額定數據及編碼器類型
2).執行電機數據計算P340
3).電機數據靜態辨識P1910
4).依照實際工藝要求使用STARTER 中的Trace 功能調整速度環參數（調試方法參照《SINAMICS S120 快速入門》）
5).電機數據及控制數據動態優化P1960

電機優化條件：電機冷態，抱閘沒有閉合、有效措施確保機械系統無危險

2、優化過程

a.電機數據計算
P340是基于電機銘牌數據的計算（定/轉子阻抗感抗等）該過程不必使能變頻器。計算結束后P340自動恢復為0。

b.電機數據靜態辨識
P1910用于電機數據靜態辨識，該過程需要使能變頻器。辨識過程中
1. 變頻器有輸出電壓，輸出電流，
2. 電機可能轉動大210?

P1910 = -3 接受識別結果
P1910 = -2 辨識過程中，若變頻器發現編碼器反向則報故障F07933，此時應檢查電機或編碼器方向若正確則設定P1910= -2接受正確方向。若不正確則需修改電機接線并重新執行辨識過程。
P1910 = -1數據辨識但不接受
P1910 = 0 禁止數據辨識
P1910 = 1 數據辨識并接受辨識結果

P1910=1 將計算：定子冷態阻抗P350、轉子冷態阻抗P354、定子漏感P356、轉子漏感P358、主電感P360。

電機數據靜態辨識步驟：
i. 設P1910=1
ii. 使能 ON/OFF1
辨識結束后P1910自動恢復為0

速度環動態特性的優化:
依照實際工藝要求使用STARTER 中的Trace 功能優化速度P1460/P1470、P1662/P1472（調試方法參照《SINAMICS S120 快速入門》）

c.電機數據動態辨識
電機數據動態辨識由P1959 + P1960配合使用

出廠默認值P1959. 1、2、5、6、7、9、10 都已激活
P1960 = -3 接受識別結果
P1960 = -2 辨識過程中，若變頻器發現編碼器反向則報故障F07933，此時應檢查電機或編碼器方向若正確則設定P1910= -2接受正確方向。若不正確則需修改電機接線并重新執行辨識過程。
P1960 = -1數據辨識但不接受
P1960 = 0 禁止數據辨識
P1960 = 1 數據辨識并接受辨識結果

電機數據動態辨識，需要使能變頻器。辨識過程將完成：
? 計算磁化曲線
? 計算系統轉動慣量與電機轉動慣量比例（P342）等

動態辨識步驟：

1. 電機空載以精確計算電機動態數據（如電機的轉動慣量等）。

2. 電機帶載優化，帶載后系統總的轉動慣量等發生變化需執行p1959=4, P1960=1以完成動態優化。

3. 如果項目配置時選擇了擴展的給定通道（Extended Setpoint）斜坡函數發生器有效，建議在做空載優化時通過設置P1958=0 取消（P1958僅在電機數據動態辨識時有效），同時不要使用旋轉方向禁止功能P1959.14=1、P1959.15=1。

4. 若電機帶載后需要測試系統轉動慣量，則需根據負載及機械設備的實際情況設定斜坡上升下降時間P1958≠0，然后執行P1960=1、P1958=4，優化過程中只有電流及速度限幅有效